QP和CRF控制码率和画质的原理

1.QP原理
2.CRF原理
3补充：
3.1编码器内部三种压缩策略
3.2示例x264使用双通道模式

1.QP原理

量化器和CRF都是常用的视频编码器中用于控制视频码率和画质的工具。下面将从原理上详细解释它们是如何工作的。

量化器是一种常用的码率控制方法，其原理是通过舍弃视频数据中的部分信息来减少视频数据的大小，从而达到控制视频码率的目的。在视频编码中，量化器通常是在离散余弦变换（DCT）之后使用的，它将DCT变换后的系数乘以一个固定的量化矩阵，从而将系数的精度降低，进而减少编码所需的比特数。量化器的参数通常是一个0到51之间的整数，它越小表示量化器越严格，编码出的视频码率越低，但画质也会相应变差。

2.CRF原理

CRF是另一种常用的码率控制方法，其原理是控制视频的视觉质量，而不是直接控制视频的比特率。CRF通常会根据视频数据的复杂程度和压缩效率自动调整视频的质量，从而达到控制视频码率和画质的目的。CRF的参数通常是一个0到51之间的整数，它越大表示视频的质量越差，但编码出的视频码率也会越低。当设置了CRF的值后，它会在满足这个画质后，尽量压缩码率。

tips:

在实际使用中，量化器和CRF通常是同时使用的，以达到更好的视频压缩效果。量化器和CRF之间的关系可以用一个简单的公式来表示：目标比特率 = 码率因子 x 量化器参数。其中，码率因子是CRF的参数，通过调整它来控制视频的质量。在实际使用中，可以通过调整量化器和CRF的参数来找到一个平衡点，以在满足目标比特率的同时尽可能保持较高的视频质量。
如果只关注码率，那么只需要设置量化器，如何只关注画质，那么只需要设置crf。crf和量化器qp的值范围根据不同的编码器不同而不同，因为不同的编码器，其实现算法的实现是不同的。

3.补充：

3.1编码器内部三种压缩策略

在编码器内部有三种码率控制方式：
1.QP，关注码率。设置了目标码率后，在不同复杂度的帧，和运动帧时，QP自动调整，此时画质也会变化，但持码率稳定，称这个模式为CBR模式。通常为网络传输的模式。
2.CRF，关注质量。在不同复杂度帧，和运动帧时，为了维持画质恒定，码率会动态调整，称为VBR模式。通常用来存储文件的模式。
3.双通道模式：这种模式下，编码器将视频分为两个通道，分别进行编码和比特率控制。其中一个通道负责编码低复杂度的静态图像，另一个通道负责编码高复杂度的运动图像。通过这种方式。

3.2示例x264使用双通道模式

如在x264中设置双通道模式，需要使用x264opts参数，其中包含了如下三个子选项：
rc-lookahead：设置编码器的预测深度，即编码器预测将使用多少帧来进行比特率控制和质量控制。较大的预测深度可以提高编码效率，但也会增加延迟。
b-adapt：设置B帧自适应模式，可以选择禁用、普通或严格模式。
bframes：设置B帧数量，可以在0-16之间选择。
下面是一个示例命令，演示如何在FFmpeg中使用x264opts参数来设置双通道模式：

ffmpeg -i input.mp4 -c:v libx264 -x264opts rc-lookahead=60:bframes=3:b-adapt=2 -c:a copy output.mp4

在这个命令中，x264opts参数包含了三个子选项，分别为rc-lookahead、bframes和b-adapt。这个设置将会启用双通道模式，并设置预测深度为60帧，B帧数量为3个，B帧自适应模式为普通模式。其他的参数设置和常规的FFmpeg命令类似。